DE2737163A1

DE2737163A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifizierung und/oder lageerkennung von werkstuecken

Info

Publication number: DE2737163A1
Application number: DE19772737163
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Naumann
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1977-08-18
Filing date: 1977-08-18
Publication date: 1979-02-22
Also published as: US4208648A; JPS5433063A

Description

FICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung und/oder Lageerkennung von Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung und/oder Lageerkennung gleicher oder unterschiedlicher Werkstücke für eine automatische Handhabe.

Bisher bekannte Verfahren zur Identifizierung von Werkstücken basieren auf optischen oder induktiven Sensoren, sie sind sehr teilespezifisch und konnten sich bisher in der Praxis nicht durchsetzen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wirtschaftlichen
Bereich der automatischen Handhabung auf Klein- und Mittelserien
auszudehnen. Bei der automatischen Handhabung von Teilen werden
Einlegegeräte und Industrieroboter verwendet, deren Funktion davon abhängt, daß das zu handhabende Teil in einer definierten Lage an einem definierten Ort gegriffen werden kann. Dabei kann diese
Handhabung sowohl den Zweck haben, das Teil einer Bearbeitung zuzuführen als auch eine Ordnung herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkstücke wahllos auf einer Sensorplatte angeordnet sind, welche u. a. mit einer den elektrischen Durchgangswiderstand mit der Belastung in Druckrichtung ändernden mittleren Kunststoffschicht versehen
ist, zu beiden Seiten der mittleren Kunststoffschicht elektrische Leiter in parallelen Bahnen angeordnet sind, und zwar in Matrix-Form, zur Durchführung von Widerstandsmessungen, und daß über einen Rechner an Hand der Widerstandsverteilung (Gewichtsverteilung) sowohl die Lage und Art des Werkstückes festgestellt als auch ein entsprechender Greifer zur Werkstückaufnahme und zum Weitertransport gesteuert werden kann. Die den elektrischen Durchgangswiderstand mit der Belastung in Druckrichtung ändernde Kunststoffschicht

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ist unter dem Handelsname^ DYNACCN-C bekannt. Dieses Material senkt seinen großen inneren elektrischen Widerstand bei Belastung in zunehmendem Maße ab, und zwar lediglich in Druckrichtung. Durch die Anordnung von elektrischen Leiterbahnen parallel zueinander und in Matrix-Form, d. h,, auf der einen Seite der Kunststoffschicht sind die parallelen Bahnen um 90 geschwenkt gegenüber denen auf der gegenüberliegenden Seite, ist es möglich, über einen entsprechend vorprogrammierten Rechner sämtliche Kreuzungspunkte zwischen den Leiterbahnen auf der einen und den Leiterbahnen auf der anderen Seite der Kunststoffschicht nacheinander auf ihren Durchgangswiderstand abzufragen. Die einzelnen Widerstandswerte ergeben somit ein Bild der auf der Sensorplatte angeordneten Werkstücke. Es ist somit möglich, über den Rechner die Lage und Größe des Werkstückes zu ermitteln und einen entsprechenden Greifer zur Werkstückaufnahme und zum Weitertransport zu steuern. Damit wird es auch für Klein- und Mittelserien wirtschaftlich interessant, die automatische Handhabung für unterschiedliche Werkstücke einzuführen. Es ist dabei lediglich nötig, den Rechner entsprechend der zu erwartenden Werkstücke vorzuprogrammieren, Durch die Anordnung der elektrischen Leiterbahnen in Matrix^Form ist eine erhebliche Einsparung an Zuleitungsdrähten von der Sensorplatte zum Rechner möglich. Die Anzahl der ansteuerbaren Punkte ergeben sich nämlich aus dem Produkt der Leiterbahnen-Anzahl von beiden Seiten der Sensorplatte. Die Anzahl der notwendigen Anschlüsse ist identisch mit der Anzahl der Leiterbahnen,

Gemäß der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, daß die elektrischen Leiterbahnen von einzelnen Drähten, gegebenenfalls in Rahmen gehalten, gebildet sind. Am einfachsten lassen sich die einzelnen Leiterbahnen durch entsprechend gespannte Drähte realisieren. Dabei ist es notwendig, daß diese Drähte in irgendeiner Haltevorrichtung, welche selbst aus isolierendem Werkstoff besteht, fixiert sind, Gegenüber den Werkstücken ist es notwendig, diese einzelnen Drähte durch eine elastische, isolierende Schicht abzudecken, um keine gegenseitigen Kurzschlüsse zu erzeugen.

Ein ganz besonders vorteilhaftes Verfahren zum Aufbringen dieser Leiterbahnen ist darin zu sehen, daß sie im Siebdruckverfahren auf geeignete elastische und isolierende Träger aufgebracht sind.

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Das Siebdruckverfahren für die elektrischen Leiterbahnen ist besonders für hohe Stückzahlen geeignet und zeichnet sich u. a. durch eine große Exaktheit in der Anordnung der Leiterbahnen aus. Zudem tragen diese Leiterbahnen ganz besonders wenig auf.

In besonders vorteilhafter Weise können die Leiterbahnen gemäß der Erfindung im Siebdruckverfahren direkt auf die beiden Seiten der Kunststoffschicht der Sensorplatte aufgebracht werden. Damit wird diese Kunststoffschicht bereits eine funktionsfähige Einheit.

Es wird gemäß der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß die Sensorplatte als Verbundwerkstoff ausgeführt ist, in die beiden Randbereiche der Kunststoffschicht Leiterbahnen aus elektrisch leitendem Kunststoff eingebracht und die Leiterbahnen nach außen hin durch elastische, nicht leitende Isolationsschichten abgedeckt sind. Elektrisch leitender, elastischer Kunststoff wird bereits unter dem Handelsnamen DYNACON-A angeboten. Die Herstellung der Sensorplatte als Verbundwerkstoff aus DYNACON-C und das Einbringen von DYNACON-A als Leiterbahnen in die Außenbereiche sowie durch Abdecken dieser Außenbereiche nach außen hin durch einen elastischen, nicht leitenden Kunststoff ergibt sich die Möglichkeit, die Sensorplatte als Verbundwerkstoff herzustellen und als komplette Einheit anzuwenden. Eine solche Sensorplatte wäre ganz besonders unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen beispielsweise bei Transport und Verarbeitung und könnte ebenfalls besonders leicht ausgewechselt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsheispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen;

Fig, 1 die räumliche Prinzipdarstellung der einzelnen Komponenten einer Sensorplattej

Fig. 2 und 3 Schnitte durch unterschiedlich aufgebaute Sensorplatten,

Fig, 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Sensorplatte 1. Ein wesentlicher Bestandteil ist die mittlere Kunststoffschicht 2, welche in unbelastetem Zustand stromundurchlässig ist und mit zu-

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nehmender Belastung eine Vex^kleinerung des Isolationswiderstandes in Druckrichtung erfährt. Diese mittlere Kunststoffschicht 2 ist zwischen zwei Rahmen 5 und 6 angeordnet, welche jeweils eine Vielzahl von parallel gespannten Drähten 3 bzw. ¹J aufweisen. Dabei sind die beiden Rahmen so an den beiden ebenen Flächen der mittleren Kunststoffschicht 2 angeordnet, daß sich die Drähte 3 und die Drähte 4 in einem Winkel von 90° kreuzen. Dadurch ist es mit einem recht geringen Aufwand möglich, unter Zuhilfenahme eines Rechners sämtliche Kreuzungspunkte zwischen den Drähten 3 und 4 der beiden Rahmen 5 und 6 auf ihren Widerstandswert abzufragen und festzustellen, ob die Sensorplatte 1 belastet ist, und wenn ja, welche Gestalt die belastenden Werkstücke aufweisen und an welcher Stelle sie liegen. Es ist dabei selbstverständlich, daß die Drähte 3 und k nach außen hin jeweils durch eine elastische, isolierende Schicht vor Kurzschlüssen durch die Werkstücke gesichert sind. Die Anzahl der Meßleitungen von der Sensorplatte 1 zum Rechner ist die gleiche wie die Anzahl der Drähte 3 und 4, Durch entsprechende Programmierung des Rechners mit den typischen Daten der einzelnen, verschiedenen Werkstücke ist es möglich, über den Rechner unterschiedliche Werkstücke festzustellen, ihre Lage auf der Sensorplatte 1 zu lokalisieren und über einen entsprechenden Greifer das Werkstück zu entnehmen und entweder der weiteren Bearbeitung zuzuführen oder zum Ordnen beispielsweise auf eine gesonderte Palette zu überführen.

In Pig, 2 ist der Schnitt durch eine Sensorplatte 1 gern, Fig. 1 wiedergegeben. Die mittlere Kunststoffschicht 2 ändert belastungsabhängig ihren inneren Widerstand senkrecht zur Belastungsrichtung, Zu beiden Seiten dieser mittleren Kunststoffschicht 2 sind jeweils parallel verlaufende Drähte 3 und H angeordnet. Sie sind beispielsweise gem. Pig, 1 in gesonderten Rahmen gehalten. Zum Schutz der Drähte 3 und 4 sowie zur Vermeidung von Kurzschlüssen ist die Sensorplatte 1 nach außen hin jeweils mit einer Isolierschicht 6 bzw, 7 versehen.

Anstelle der gespannten Drähte 3 und 4 ist es jedoch auch ohne weiteres möglich, parallel verlaufende und jeweils um 90° verdreht angeordnete Leiterbahnen im Siebdruckverfahren direkt auf die mittlere Kunststoffschicht 2 aufzubringen. Damit würde die relativ aufwendige Herstellung der Rahmen mit den gespannten

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Drähten entfallen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig, 3 dargestellt. Hierbei sind in die mittlere Kunststoffschicht 2 mit veränderlichem Widerstand Leiterbahnen 8 und 9 aus elektrisch leitendem Kunststoff eingebracht und nach außen mit je einer Isolationsschicht 6 bzw. 7 abgedeckt. Eine solche abs Verbundwerkstoff hergestellte Sensorplatte 1 wäre insbesondere von den mechanischen Eigenschaften her vollkommen homogen ausgeführt und daher in der Praxis äußerst unempfindlich und besonders einfach zu handhaben.

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TIPP-2 Ho/wnm-

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung und/oder Lageerkennung gleicher oder unterschiedlicher Werkstücke für eine automatische Handhabe, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke wahllos auf einer Sensorplatte (1) angeordnet sind, welche u. a, mit einer den elektrischen Durchgangswiderstand mit der Belastung in Druckrichtung ändernden mittleren Kunststoffschicht (2) versehen ist, zu beiden Seiten der mittleren Kunststoffschicht (2) elektrische Leiter (3, 4, 8, 9) in parallelen Bahnen angeordnet sind, und zwar in Matrix-Form, zur Durchführung von Widerstandsmessungen, und daß über einen Rechner an Hand der Widerstandsverteilung (Gewichtsverteilung) sowohl die Lage und Art des Werkstückes festgestellt als auch ein entsprechender Greifer zur Werkstückaufnahme und zum Weitertransport gesteuert werden kann.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen von einzelnen Drähten (3» Ό , gegebenenfalls in Rahmen gehalten, gebildet sind.

3, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen im Siebdruckverfahren auf geeignete elastische und isolierende Träger aufgebracht sind.

Ί. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kunststoffschicht (2) der Sensorplatte (1) direkt auf beiden Seiten mit den aufgedruckten Leiterbahnen versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorplatte (1) als Verbundwerkstoff ausgeführt ist, in die beiden Randbereiche der Kunststoffschicht Leiterbahnen (8, 9) aus elektrisch leitendem Kunststoff eingebracht und die Leiterbahnen nach außen hin durch elastische, nicht leitende Isolierschichten (6, 7) abgedeckt sind.

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TIPP-2 Ho/whm-

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ORIGINAL INSPECTED